S4-05 数字控制的采样、延迟、量化与验证

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S4 · M40 · U4.3 · 预计 13 h

本课只解决一个问题： 把 ADC、PWM、计算延迟、量化和离散补偿纳入功率级闭环。
为什么现在学： P3 含数字管理且研究可能使用 FPGA；连续补偿不能直接复制到数字实现。

开工前

先修： S4-04 电压模式、电流模式与补偿器综合
必学： 把一个连续补偿器离散化并预算延迟
可以加餐： 自适应/学习控制
现在先别碰： 默认浮点结果可直接上硬件

抓住原理

核心概念

Z 变换
采样保持
一拍延迟
双更新
量化
限环
固定点
反积分饱和

公式与模型

连续极点到离散极点的精确映射 z=e^{sT_s}
纯延迟相位约为-ωT_d
差分方程
量化步长与噪声/极限环

物理直觉： 每一拍延迟都在交越附近消耗相位；更多位数不等于更少动态误差。

资料怎么读

中文主线： CN-SIG 离散系统章；CN-CTL 离散控制选读
英文/官方资料： EN-FPE 数字控制相关章；处理器/FPGA 官方 PWM 与 ADC 文档

任务清单

[ ] 独立推导/手算： 手推一种离散化和一拍延迟相位影响
[ ] 仿真/编程： 定点实现控制器并做位真回归
[ ] 实验/观察： 扫采样相位/位宽观察极限环与裕度
[ ] 反向练习： 制造溢出、饱和、丢采样三类故障

提交与过关

提交： 延迟预算、浮点/定点代码、回归向量
过关线： 位真与参考误差有界；无未定义溢出；实际调度下仍满足裕度
容易翻车： 只测正弦稳态；忽略 ADC/PWM 对齐；用软件时间戳冒充硬件延迟

AI 使用边界

可以让 AI 帮忙： AI 可以帮你检索术语、搭“定点实现控制器并做位真回归”的脚本骨架，也可以生成反例。保留提示词、模型版本和来源；最后用手算、官方文档或测试逐条验收。
必须你自己来： 先关掉 AI，独立完成“手推一种离散化和一拍延迟相位影响”。然后闭卷讲清思路，并达到这条过关线：位真与参考误差有界；无未定义溢出；实际调度下仍满足裕度

学完之后

下一站： 支撑 P3 数字管理、P4 自适应时序和 S7 FPGA 原型。
项目关系： 直接支撑 P3、P4；间接支撑 P1、P2。P3/P4 直接含数字时序；P1/P2 可用数字原型验证控制。
详细项目名： 见项目—课程矩阵。

时间账

阅读 3 h · 手算 3 h · 仿真/编程 3 h · 观察/实验 2 h · 复盘 2 h。合计 13 h。